(57)【要約】【課題】  液体のＣＯがガス化しても上部軸受を十分に潤滑、冷却することができ、しかもエネルギー効率が優れたメタン洗浄装置のメタンポンプを提供する。【解決手段】  ＣＯ・メタン液の流入口１ｂおよび吐出口１ｃを有する液ポット１ａ内に収容されてなる多段遠心ポンプ１ｆを駆動する回転軸１ｉの駆動モータ１ｍからの上部突出端を支持する上部軸受１ｊを、モータハウジング１ｄ内の上部に設けられて下方に突出する軸受支持凹所１ｎの下端開口部の内側に嵌着する。そして、前記軸受支持凹所１ｎを液・ガス通過路１ｐ′と、液・ガス循環流路１ｐとを介して前記多段遠心ポンプ１ｆのポンプハウジング１ｅの上下方向の途中に連通させて、この軸受支持凹所１ｎ内の上部軸受１ｊよりも上方のガスを吸引することにより、この軸受支持凹所１ｎ内にモータハウジング１ｄ内のＣＯ・メタン液を流入させる構成とする。【選択図】        図３
2005121006.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＯ・メタン液の流入口および吐出口を有する液ポットと、この液ポットに収容されるモータハウジングおよびこのモータハウジングの下端に固着されるポンプハウジングと、このポンプハウジング内に収容され、前記液ポット内のＣＯ・メタン液を吸引し、吐出流路を介して前記吐出口から高圧のＣＯ・メタン液を排出するために昇圧する多段のインペラを備えた多段遠心ポンプと、前記モータハウジングの上下端部に設けられた軸受により支持され、前記多段のインペラを同時回転させる回転軸と、前記モータハウジング内であって、前記回転軸を駆動する駆動モータと、前記モータハウジング内の上部に設けられて下方に突出し、前記回転軸の前記駆動モータからの上部突出端を支持する上部軸受が下端開口部の内側に嵌着されてなる軸受支持凹所と、前記吐出流路から分岐し、前記上部軸受に潤滑液としてＣＯ・メタン液を供給する潤滑液供給流路と、前記軸受支持凹所から前記モータハウジングに連通する液・ガス通過路と、前記モータハウジングから前記ポンプハウジングに連通する液・ガス循環流路とを具備してなることを特徴とするメタン洗浄装置のメタンポンプ。
【請求項２】
前記液・ガス循環流路の前記ポンプハウジングに連通する位置は、前記液・ガス循環流路を介して戻され、前記液・ガス循環流路の連通位置における液・ガスの圧力をＰｒとし、前記ポンプハウジング内の液体温度の飽和圧力をＰｓとしたとき、Ｐｒ≧Ｐｓを満足する位置であることを特徴とする請求項１に記載のメタン洗浄装置のメタンポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スチームリフォーミングで発生した水素（Ｈ2）と一酸化炭素（ＣＯ）とメタン（ＣＨ4）とからなる原料ガスを、ＣＯ・Ｈ2を主成分とするガスと、Ｈ2・ＣＨ4を主成分とするガスとに分離するメタン洗浄装置のメタンポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
低温の液状ガスをポンピングするポンプとしては、例えば、液化天然ガスを入れる液ポットを備えてなるポット型ポンプと呼ばれるポンプが知られている。このようなポット型ポンプはＬＮＧ槽に接続された配管に介装されて使用されるもので、例えば、その縦断面図の図４乃至図６に示すような構成になるものが公知である。以下、図４乃至図６を順次参照しながら、従来例に係るポット型ポンプを説明する。
【０００３】
従来例１に係るポット型ポンプは、図４に示されているように、液化天然ガスの流入口５１ａ、および吐出口５１ｂを有する液ポット５１を備えている。この液ポット５１内には、モータハウジング５２と、このモータハウジング５２の下端に固着されたポンプハウジング５３ａが収容されている。このポンプハウジング５３ａ内には、液ポット５１内の液化天然ガスを吸引し、吐出流路５４を介して吐出口５１ｂから高圧の液化天然ガスを吐出するために昇圧する多段のインペラ５３ｂが収容されている。つまり、液ポット５１内には、ポンプハウジング５３ａとインペラ５３ｂとからなる多段遠心ポンプ５３が収容されている。ポンプハウジング５３ａの上下端部に設けられた軸受（下部軸受５６ｃ、中間軸受５６ｂ）により、多段のインペラ５３ｂを同時回転させる回転軸５５が支持されている。そして、モータハウジング５２内であって、かつ流入口５１ａよりも上方位置に回転軸５５を駆動する駆動モータ５７が収容されている。
【０００４】
前記モータハウジング５２内の上部に、下方に開口して軸受室を構成する軸受支持凹所５２ａが設けられている。この軸受支持凹所５２ａの開口付近の内側に、回転軸５５の駆動モータ５７からの上部突出端を支持する上部軸受５６ａが嵌着されている。この上部軸受５６ａには、吐出流路５４から分岐した潤滑液供給流路５８から潤滑液として液化天然ガスが供給されるようになっている。前記軸受支持凹所５２ａと駆動モータ５７の間のモータハウジング５２内空間からポンプハウジング５３ａの上下方向の途中に、より具体的にはインペラ５３ｂ同士の間に、図示しない液・ガス循環流路が連通している。モータハウジング５２内の液体の圧力はポンプの中間段圧力になるように設定されており、液・ガス循環流路を介して、モータハウジング５２内の液・ガスが循環されるように構成されている。つまり、液・ガス循環流路を介して液・ガスを循環させることにより動力損失を少なくすると共に、モータハウジング５２内の液の昇温を抑制するように配慮されている。
ところで、この従来例１に係るポット型ポンプの場合は、２段式であるが、３段式以上のものもある。また、流入口が駆動モータよりも上方位置に設けられているものもある。
なお、流入口５１ａの上方位置において横方向に突出してなるものは、ガス化した天然ガスを排出するベント口５１ｃである（非特許文献１参照。）。
【非特許文献１】日機装株式会社、「Catalog No.２０７５Ｒ３、２０００．５発行、ｐ．１１」
【０００５】
従来例２に係るポット型ポンプは、図５に示されているように、上記従来例１に係るポット型ポンプから液・ガス循環流路を省いた構成になっている。より詳しくは、回転軸６５の上部軸端は上部軸受６６ａにより支持されており、この上部軸受６６ａはモータハウジング５２の軸受支持凹所６２ａに嵌着されている。そして、この軸受支持凹所６２ａには液・ガスを排出する液・ガス排出管６９が連通しており、この液・ガス排出管６９から排出される液・ガスにより前記上部軸受６６ａが潤滑されるように構成されている。この従来例２に係るポット型ポンプのモータハウジング６２内の圧力は、液・ガス排出管６９により内部の液・ガスが排出されるため、多段遠心ポンプ６３の吸込圧力になるようになっている。
【０００６】
従来例３に係るポット型ポンプは、図６に示されているように、上記従来例１に係るポット型ポンプとほぼ類似の構成であり、液・ガス循環流路の経路が相違するだけである。
よって、上記従来例１と同一のもの並びに同一機能を有するものに同一符号を付し、かつ同一名称を以って、その相違する点について説明する。即ち、モータハウジング５２の軸受支持凹所５２ａの外周を囲む空間５２ｂから、ポンプハウジング５２の最下段のインペラ５３ｂに対応する位置に，液・ガス循環流路５９が連通している。この従来例３に係るポット型ポンプの場合は、液・ガス循環流路５９により、上部軸受５６ａよりも上方位置から液・ガスが吸引されるように構成されている。
【０００７】
なお、上記従来例１乃至３に係るポット型ポンプは、何れもノンシールタイプのポンプである。そのため、インペラを駆動する駆動モータは、通常運転が行われている間中を通じて液化天然ガス中に潜没することとなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記従来例１乃至３に係るポット型ポンプは、何れもメタンを主成分とし、これにエタン、プロパンが存在する液化天然ガス（ＬＮＧ）用として用いられており、何れも多くの実績がある。一方、従来、メタン洗浄装置用のメタンポンプとしてはレシプロ式のポンプが用いられていた。ところが、このレシプロ式のポンプは容量的に大型装置に不向きであり、またレシプロ式のポンプの機械特性として吸込圧力を飽和点より高く保持するか、温度を飽和点から下げるかする必要がある。そのため、ＣＯ・メタン分離塔のメタン液の液面をポンプに対して高くするか、メタン液を別に設けた熱交換器で過冷却しなければならず、メタン洗浄装置の設備費が嵩むという経済上の問題があった。現在、メタン洗浄装置については大型化が指向されている。このような大型化指向に対応するためには、メタン洗浄装置に上記のような遠心式のメタンポンプを用いる必要がある。ところが、メタン洗浄装置に上記のような遠心式のポンプは用いられておらず、今まで何らの実績もないというのが現実である。しかしながら、ユーザのメタン洗浄装置の大型化指向に応えるために、遠心式のメタンポンプを備えたメタン洗浄装置の開発に着手することとした。
【０００９】
従来例１乃至３に係るポット型ポンプの何れも、メタン洗浄装置のメタンポンプとして採用の対象となり得る。ところで、従来例１に係るポット型ポンプはモータハウジングから流出する圧力を持つ液化天然ガスをポンプハウジングの上下方向の途中に戻す構成である。また、従来例２に係るポット型ポンプは液・ガス排出管から大量の気液を排出する構成である。そして、従来例３に係るポット型ポンプはモータハウジングから流出する圧力を持つ液化天然ガスをポンプハウジングの最下段に戻す構成である。従って、従来例２に係るポット型ポンプは、従来例１または３に係るポット型ポンプよりも所要エネルギーに関して不利である。
【００１０】
さらに、上記従来例２に係るポット型ポンプをメタン洗浄装置に採用する場合には、液・ガス排出管から排出される有毒のＣＯを含む大量のメタンを大気中に放出することができない。従って、この従来例２に係るポット型ポンプをメタンポンプとして採用した場合、液・ガス排出管から排出されるＣＯを含むメタンを、例えばＣＯ・メタン分離塔に戻す戻し管路が必要になる。つまり、戻し管路が必要になるのに加えて、ＣＯ・メタン分離塔に戻し管路の接続口を設けなければならないから、メタン洗浄装置の設備費増をもたらすので好ましくない。このような理由により、従来例１または３に係るポット型ポンプをメタンポンプの採用候補として検討を進めることとした。
【００１１】
ところが、両ポンプの検討過程において、メタン洗浄装置の稼動中に、従来例１に係る構成のメタンポンプに振動音が発生するというトラブルが発生した。そのため、このメタンポンプの運転を停止し、分解して振動の発生原因を調査したところ上部軸受が損傷していることが判明した。このように、上部軸受が損傷するということは、上部軸受の潤滑、冷却が不十分であることを意味する。そこで、鋭意この原因の究明を行った結果、主としてＣＯを主成分とするガスが原因であることを突き止めた。
【００１２】
より詳しくは、メタン洗浄装置の場合、メタンポンプに供給される液体はＣＯ・メタン分離塔によりメタン（沸点；−１６１℃）とＣＯ（沸点；−１９１℃）に分離されたものである。ＣＯメタン・分離塔は蒸留塔であるから、運転・操作や供給される原料の組成等の変動で液体の組成が変化する。メタン洗浄装置の起動時では、ＣＯ・メタン分離塔でメタンとＣＯとが十分に分離しておらず、メタン中のＣＯが通常運転状態時よりも多くなっている。メタン洗浄装置の通常運転状態では、メタン９８％、ＣＯ２％程度であるが、起動当初はＣＯが多い（例えばメタン７０％、ＣＯ３０％）状態でメタンポンプの運転を開始する。従って、当初ＣＯ濃度が高い液体がメタンポンプ内にあり、このＣＯ濃度が多い液体にＣＯ濃度が低い液体が流入する。流入するＣＯ濃度が低い液体は温度が高いため、当初メタンポンプに入っていたＣＯが蒸発してガス化する現象が起こる。蒸発したＣＯガスが逃げ道のない軸受支持凹所に籠ることになるため、軸受支持凹所内におけるＣＯ・メタン液の液面レベルを低下させてしまう。勿論、上部軸受に対しては循環液供給流路からＣＯ・メタン液が供給されるが、軸受支持凹所内にガスが溜まるためＣＯ・メタン液の供給が不十分であり、上部軸受の潤滑、冷却が十分に行われなくなったからであるということが判明した。
【００１３】
また、下記のような原因によってもＣＯがガス化する。即ち、メタンポンプの起動時には流量が少ないが、起動のための投入エネルギーが大きくメタンポンプ内の流体の温度が通常の運転状態の場合よりも高くなり、液体中のＣＯがガス化し易い。また、メタンポンプの起動、停止が繰返される場合も、液体中のＣＯがガス化し易い。メタン洗浄装置の運転中はメタンポンプの機械的ロス、および駆動モータからの入熱により、メタンポンプ内の液体の温度が上昇している。この状態でメタンポンプが停止した場合、メタンポンプの内部圧力は入口圧力まで低下するため、メタンポンプ内の液体は停止前に機械および駆動モータからの入熱によりガス化する。
【００１４】
上記のような検討解析結果をもとに従来例１に係るポンプを断念し、従来例３に係るポンプに絞り込んでその採用の是非を検討することとした。この従来例３に係るポンプは、上記のとおり、液・ガス循環流路５９が配設されているため上部軸受５６ａの潤滑、冷却を阻害するＣＯガスを排出することが可能であると考えられる。ところが、液・ガス循環流路５９は、図６に示されているとおり、軸受支持凹所５２ａの外周を囲む空間５２ｂにその流入部を連通させた構成である。そのため、軸受支持凹所５２ａに籠るＣＯガスの増加により、この凹所５２ａ内の液面レベルが押下げられる。そして、ＣＯガス量がこの凹所５２ａの内容積を超えた時点で、この凹所５２ａの下端から前記空間５２ｂに放出され、液・ガス循環流路５９を介して排出される。従って、運転中は、軸受支持凹所５２ａ内に常にＣＯガスが籠っており、上部軸受５６ａを十分に潤滑、冷却することができないという問題が生じる。また、この従来例３に係るポンプは、モータハウジングから流出する圧力を持つ液化天然ガスをポンプハウジングの最下段に戻す構成である。そのため、戻される液化天然ガスは液ポット内の吸込部近傍に介在する液化天然ガスに比較して高圧、かつ高温であるから、液・ガス循環流路を流下する間の圧力低下によってその一部がガス化する。従って、ガスがポンプに吸い込まれるために、中間軸受５６ｂの潤滑、冷却が十分に行われ難いという理由もある。現に、発明者らは、他社においてこの従来例３に係るポンプの使用中に、中間軸受が損傷トラブルを起こしたとの情報を得ている。
【００１５】
本発明は、上記のような従来技術の結果を踏まえて具現したものであって、従って本発明の目的は、ＣＯがガス化したとしても上部軸受を十分に潤滑、冷却することができ、かつガスの吸込みを防止し得て、しかもエネルギー効率が優れたメタン洗浄装置のメタンポンプを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、従って上記課題を解決するために本発明の請求項１に係るメタン洗浄装置のメタンポンプが採用した手段の特徴とするところは、ＣＯ・メタン液の流入口および吐出口を有する液ポットと、この液ポットに収容されるモータハウジングおよびこのモータハウジングの下端に固着されるポンプハウジングと、このポンプハウジング内に収容され、前記液ポット内のＣＯ・メタン液を吸引し、吐出流路を介して前記吐出口から高圧のＣＯ・メタン液を排出するために昇圧する多段のインペラを備えた多段遠心ポンプと、前記モータハウジングの上下端部に設けられた軸受により支持され、前記多段のインペラを同時回転させる回転軸と、前記モータハウジング内であって、前記回転軸を駆動する駆動モータと、前記モータハウジング内の上部に設けられて下方に突出し、前記回転軸の前記駆動モータからの上部突出端を支持する上部軸受が下端開口部の内側に嵌着されてなる軸受支持凹所と、前記吐出流路から分岐し、前記上部軸受に潤滑液としてＣＯ・メタン液を供給する潤滑液供給流路と、前記軸受支持凹所から前記モータハウジングに連通する液・ガス通過路と、前記モータハウジングから前記ポンプハウジングに連通する液・ガス循環流路とを具備してなるところにある。
【００１７】
本発明の請求項２に係るメタン洗浄装置のメタンポンプが採用した手段の特徴とするところは、請求項１に記載のメタン洗浄装置のメタンポンプにおいて、前記液・ガス循環流路の前記ポンプハウジングに連通する位置は、前記液・ガス循環流路を介して戻され、前記液・ガス循環流路の連通位置における液・ガスの圧力をＰｒとし、前記ポンプハウジング内の液体温度の飽和圧力をＰｓとしたとき、Ｐｒ≧Ｐｓを満足する位置であるところにある。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の請求項１に係るメタン洗浄装置のメタンポンプは、駆動モータで回転され、多段のインペラを回転させる回転軸の前記駆動モータからの上部突出端を支持する上部軸受の軸受支持凹所内の液・ガスを排出する液・ガス循環流路を備えたメタンポンプである。
従って、メタン洗浄装置の大型化に容易に対応することができ、またレシプロ式のポンプで要求されるほど吸込圧力を飽和点から高く保持したり、温度を飽和点から下げたりする必要がなく、メタンポンプに対してＣＯ・メタン分離塔の高さを高くするとか、メタン液を過冷却する熱交換器を新たに設けなければならないという問題がないのに加えて、メタン洗浄装置の設備費に関しても有利になる。
【００１９】
また、軸受支持凹所内の液面はモータハウジングに連通する液・ガス通過路によりモータハウジングの液高さと同じになり、さらにモータハウジング内の液・ガスは液・ガス循環流路による吸引によりモータハウジング内のＣＯ・メタン液の一部が上部軸受を通して軸受支持凹所内に流入し、ＣＯ・メタン液の液面レベルが上昇する。従って、従来例１または３に係るポット型ポンプと異なり、上部軸受がＣＯ・メタン液に浸漬され、確実に潤滑、冷却されるから、潤滑、冷却不良に起因して上部軸受が損傷するというトラブルが発生するような虞がない。さらに、従来例２に係るポンプのように、液・ガス排出管から大量の気液を排出する構成でないから所要エネルギーに関して有利である。また、液・ガス排出管から排出される大量のメタンをＣＯ・メタン分離塔に戻す戻し管路が必要でないから、メタン洗浄装置の設備費の低減に対して大いに寄与することができる。
【００２０】
本発明の請求項２に係るメタンポンプによれば、軸受支持凹所の内部に籠ったＣＯガスが液・ガス循環流路を介してポンプハウジングの上下方向の途中に流入するように構成されている。より詳しくは、前記液・ガス循環流路の前記ポンプハウジングに連通する位置は、前記液・ガス循環流路の連通位置における液・ガスの圧力をＰｒとし、前記ポンプハウジング内の液体温度の飽和圧力をＰｓとしたとき、Ｐｒ≧Ｐｓを満足する位置である。
従って、吸引される液・ガス中の液が連通位置においてガス化するようなことがないから、従来例３に係るポット型ポンプのように、ガス化に起因して中間軸受が損傷するような虞がなくなる。また、前記液・ガス循環流路から多段遠心ポンプに吸込まれる液の圧力は、ポンプハウジングの下端部近傍に介在する液の圧力（吸込圧力）よりも高圧である。
従って、全ての液を下端部から吸込む場合に比較して多段遠心ポンプの駆動エネルギーが少なくて済む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の形態１に係るメタン洗浄装置のメタンポンプを、添付図面を参照しながら説明する。図１は本発明に係るメタンポンプを備えたメタン洗浄装置の模式的系統図であり、図２は本発明に係るメタンポンプの縦断面図であり、図３は図２の上部部分の拡大図である。
【００２２】
先ず、図１を参照しながら、本発明に係るメタンポンプを備えたメタン洗浄装置の構成を説明する。図１に示すメタン洗浄装置は、メタンポンプ１、メタン洗浄塔２、水素放散塔３、ＣＯ・メタン分離塔４、熱交換器５、ＣＯ圧縮機６、およびこれら各機器を繋ぐ複数の管路から構成されている。
【００２３】
より詳しくは、前記メタン洗浄塔２の下部には、熱交換器５を介して原料ガス供給管路７が連通している。この原料ガス供給管路７により、メタン洗浄塔２に図示しない原料ガス供給源から原料ガス供給管路７を介して熱交換器５で冷却されて液体になったＨ2とＣＯとメタンとからなる液体原料ガス（例えば、組成；Ｈ2７０％，ＣＯ２７％，ＣＨ4３％）が供給されるように構成されている。また、このメタン洗浄塔２の頂部には水素取出管路８が設けられている。そして、この水素取出管路８により、熱交換器５を介して気体になった、例えばＨ2９８．５％，ＣＨ4１．５％の組成のガスが水素製品として取出されるように構成されている。
【００２４】
前記メタン洗浄塔２の底部から水素放散塔３の上下方向の中程より下側位置に第１メタン液供給管路９が連通しており、この第１メタン液供給管路９を介してメタン洗浄塔２から水素放散塔３にＣＯ・メタン液が供給されるように構成されている。また、この水素放散塔３の頂部には水素放出管路１０が設けられており、この水素放出管路１０を介して水素放出管路１０から、ＣＯ・メタン液から除去されると共に熱交換器５を介して気体になったＨ2が系外に放出されるように構成されている。
【００２５】
前記水素放散塔３の底部からＣＯ・メタン分離塔４の上下方向の中程より上側位置に第２メタン液供給管路１１が連通しており、この第２メタン液供給管路１１を介して水素放散塔３からＣＯ・メタン分離塔４に対して、Ｈ2が除去されたＣＯ・メタン液が供給されるように構成されている。このＣＯ・メタン分離塔４の頂部には、熱交換器５を介してＣＯ圧縮機６の吸込口に連通するＣＯ排出管路１２が設けられており、ＣＯ・メタン分離塔４で分離されると共に、前記熱交換器５を介して気体になったＣＯガスがＣＯ圧縮機６に供給されるようになっている。ＣＯ圧縮機６の吐出口から図示しないＣＯガス供給先側にＣＯガス供給管路１３が連通しており、このＣＯガス供給管路１３を介して前記ＣＯ圧縮機６で圧縮されて高圧になったＣＯガス製品がＣＯガス供給先側に供給されるように構成されている。
【００２６】
前記ＣＯ・メタン分離塔４の底部から前記メタン洗浄塔２の上部に、後述する構成になるメタンポンプ１が介装されたメタン液還流管路１５が連通している。つまり、ＣＯ・メタン分離塔４からメタン液還流管路１５を介して、９８％のメタンと２％のＣＯとからなるＣＯ・メタン液が供給されるように構成されている。さらに、液メタン還流管路１５から分岐した分岐メタン液還流管路１６が前記水素放散塔３の上部に連通しており、この分岐メタン液還流管路１６を介して、ＣＯ・メタン液の一部が前記水素放散塔３に還流されるように構成されている。なお、図示省略しているが、前記ＣＯ圧縮機６から吐出された高圧のＣＯガス製品の一部がＣＯ・メタン分離塔４の塔底部の加熱と、塔頂部還流のために利用されるようになっている。
【００２７】
前記メタンポンプ１はポット型の多段遠心ポンプで、熱交換器５により冷却されて液体になった原料ガスが流入する流入口１ｂとＣＯ・メタン液を吐出する吐出口１ｃを有する液ポット１ａを備えている。流入口１ｂは液ポット１ａの頂部より若干下方の側面に突設されており、また吐出口１ｃは頂部中央位置に突設されている。この液ポット１ａ内には、モータハウジング１ｄと、このモータハウジング１ｄの下端に固着されるポンプハウジング１ｅとが収容されている。このポンプハウジング１ｅ内には、液ポット１ａ内のＣＯ・メタン液を吸引すると共に、吐出流路１ｈを介して前記吐出口１ｃから高圧のＣＯ・メタン液を吐出するために昇圧する多段のインペラ１ｇが収容されている。つまり、液ポット１ａ内には、ポンプハウジング１ｅとインペラ１ｇとからなる多段遠心ポンプ１ｆが収容されている。モータハウジング１ｄの上下端部に設けられた軸受（上部軸受１ｊ、中間軸受１ｋ）により、多段のインペラ１ｇを同時回転させる回転軸１ｉが支持されている。
そして、モータハウジング１ｄ内であって、かつ流入口１ｂより下方位置に回転軸１ｉを駆動する駆動モータ１ｍが収容されている。
【００２８】
前記モータハウジング１ｄは液ポット１ａの上部開口を閉塞する閉塞蓋１ａ′に固着されている。この閉塞蓋１ａ′のモータハウジング１ｄ側の下面中央には、モータハウジング１ｄ内のＣＯ・メタン液の液面レベルＬに届く程度の長さを有する筒体１ｎ′を介して下方に突出する軸受支持凹所１ｎが設けられている。そして、この筒体１ｎ′の下端開口付近の内側に、回転軸１ｉの駆動モータ１ｍからの上部突出部を支持する上部軸受１ｊが嵌着されている。この上部軸受１ｊには、吐出流路１ｈから分岐した潤滑液供給流路１ｏから潤滑、冷却液としてＣＯ・メタン液が供給されるように構成されている。また、前記筒体１ｎ′の上部軸受１ｊの上方に、軸受支持凹所１ｎ内からモータハウジング１ｄに連通する液・ガス通過路１ｐ′が設けられると共に、このモータハウジング１ｄの上部からポンプハウジング１ｅに液・ガス循環流路１ｐが連通している。つまり、モータハウジング１ｄ内の上方（上部軸受１ｊの上方）に介在するＣＯ・メタン液、ガスがポンプハウジング１ｅ内に吸引されるように構成されている。前記液・ガス循環流路１ｐのポンプハウジング１ｅへの連通位置は、液・ガス循環流路１ｐを介して戻され、この液・ガス循環流路１ｐの連通位置におけるＣＯ・メタン液の圧力をＰｒとし、多段遠心ポンプ１ｆ内のＣＯ・メタン液温度の飽和圧力をＰｓとしたとき、Ｐｒ≧Ｐｓを満足する位置である。
【００２９】
このメタンポンプ１は、従来例２，３に係るポンプと同様に、ノンシールタイプであって、通常運転されている場合には、ＣＯ・メタン液の液面レベルが上部軸受１ｊ付近まで上昇するように構成されている。つまり、駆動モータ１ｍは勿論のこと、この駆動モータ１ｍに電力を供給する電力供給線１ｍ′の一部もＣＯ・メタン液中に潜没するようになっている。なお、前記流入口１ｂよりも若干上側であって、かつこの流入口１ｂの反対側において、液ポット１ａの側面より横方向に突出してなるものは、ガス化したＣＯ・メタンを排出するベント口１ｑである。
【００３０】
以下、本発明の形態に係るメタンポンプ１の作用態様を説明する。本発明の形態に係るメタン洗浄装置のメタンポンプ１はレシプロ式のポンプではなく、多段遠心式ポンプである。従って、メタン洗浄装置の大型化に容易に対応することができ、吸込圧力を飽和点から高く保持したり、温度を飽和点から下げたりする必要がない。つまり、メタンポンプ１に対するＣＯ・メタン分離塔４のメタン液の液面レベルを低くすることができ、メタン液を過冷却する熱交換器を設ける必要がないので、メタン洗浄装置の設備費に関しても有利になる。
【００３１】
そして、メタン洗浄装置を稼動させるためにメタンポンプ１の運転を開始すると、メタンポンプ１内にＣＯ濃度が低く温度が高いＣＯ・メタン液が流入する。従って、このメタンポンプ１内に存在するＣＯ濃度が高いＣＯ・メタン液中のＣＯが蒸発してガス化し、ＣＯガスが軸受支持凹所１ｎの方向に流れることになる。勿論、メタンポンプ１の起動時のＣＯ・メタン液の流量が少ないとき、メタンポンプ１の起動、停止が繰返されるときにもＣＯガスが発生し、発生したＣＯガスが軸受支持凹所１ｎの方向に流れる。
【００３２】
しかしながら、本発明に係るメタンポンプ１によれば、軸受支持凹所１ｎは液・ガス通過路１ｐ′を介してモータハウジング１ｄに連通しているため、軸受支持凹所１ｎ内の液面はモータハウジング１ｄ内と同じになり、またモータハウジング１ｄ内上部の液・ガスはインペラ１ｇの回転により液・ガス循環流路１ｐを介して吸引される。そのため、モータハウジング１ｄ内のＣＯ・メタン液の一部が上部軸受１ｊを通して軸受支持凹所１ｎ内に流入し、軸受支持凹所１ｎ内におけるＣＯ・メタン液の液面レベルＬ′は上部軸受１ｊより高く保持される。従って、本形態に係るメタンポンプ１によれば、上部軸受１ｊがＣＯ・メタン液に浸漬され、確実に潤滑、冷却されるから、潤滑、冷却不良に起因して上部軸受１ｊが損傷するというトラブルが発生するような虞がない。
【００３３】
また、本発明に係るメタンポンプ１の場合、液・ガス循環流路１ｐのポンプハウジング１ｅに連通する位置は、液・ガス循環流路１ｐの連通位置におけるＣＯ・メタン液の圧力をＰｒとし、ポンプハウジング１ｅ内のＣＯ・メタン液温度の飽和圧力をＰｓとしたとき、Ｐｒ≧Ｐｓを満足する位置である。つまり、本発明に係るメタンポンプ１は、従来例２に係るポンプのように、液・ガス循環流路を介して戻される液をポンプの最下段から吸込む構成でなく、また従来例３に係るポンプのように、液・ガス排出管から大量の気液を排出する構成ではない。そのため、吸引されるＣＯ・メタン液が連通位置において液化してガス化するようなことがないから、多段遠心ポンプ１ｆにガスが吸込まれるようなことがない。従って、従来例２に係るポット型ポンプのように、ガス化に起因して中間軸受１ｋが損傷するような虞がなくなる。
【００３４】
また、本発明に係るメタンポンプ１の場合、前記液・ガス循環流路１ｐから多段遠心ポンプ１ｆに吸込まれるＣＯ・メタン液の圧力は、ポンプハウジング１ｅの下端部近傍に介在する液の圧力（吸込圧力）よりも高圧である。従って、本発明に係るメタンポンプ１によれば、全てのＣＯ・メタン液を下端部から吸込む場合に比較して多段遠心ポンプ１ｆの駆動エネルギーが少なくて済むという省エネルギー効果が得られる。さらに、液・ガス排出管から排出される大量のメタンをＣＯ・メタン分離塔に戻す戻し管路が必要でないから、メタン洗浄装置の設備費の低減に対しても寄与することができる。
【００３５】
なお、本発明に係るメタンポンプ１にあっては、図３から良く理解されるように、回転軸１ｉの上部軸受１ｊからの突出長さが長くなっている。しかしながら、回転軸１ｉの上部軸受１ｊからの突出長さは、従来例１乃至３に係るポット型ポンプの場合と同様に短くても構わないものである。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係るメタンポンプを備えたメタン洗浄装置の模式的系統図である。
【図２】本発明に係るメタンポンプの縦断面図である。
【図３】図２の上部部分の拡大図である。
【図４】従来例１に係るポット型ポンプの縦断面図である。
【図５】従来例２に係るポット型ポンプの縦断面図である。
【図６】従来例３に係るポット型ポンプの縦断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１…メタンポンプ，１ａ…液ポット，１ａ′…閉塞蓋，１ｂ…流入口，１ｃ…吐出口，１ｄ…モータハウジング，１ｅ…ポンプハウジング，１ｆ…多段遠心ポンプ，１ｇ…インペラ，１ｈ…吐出流路，１ｉ…回転軸，１ｊ…上部軸受，１ｋ…中間軸受，１ｌ…下部軸受，１ｍ…駆動モータ，１ｍ′…電力供給線，１ｎ…軸受支持凹所，１ｎ′…筒体，１ｏ…潤滑液供給流路，１ｐ…液・ガス循環流路，１ｐ′…液・ガス通過路，１ｑ…ベント口
２…メタン洗浄塔
３…水素放散塔
４…ＣＯ・メタン分離塔
５…熱交換器
６…ＣＯ圧縮機
７…原料ガス供給管路
８…水素取出管路
９…第１メタン液供給管路
１０…水素放出管路
１１…第２メタン液供給管路
１２…ＣＯ排出管路
１３…ＣＯガス供給管路
１５…メタン液還流管路
１６…分岐メタン液還流管路
Ｌ…ＣＯ・メタン液の液面レベル（モータハウジング内）
Ｌ′…ＣＯ・メタン液の液面レベル（軸受支持凹所内）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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